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大直径厚壁管脱溶区的结构分析

来源:不锈钢管编辑 发布时间:2020-06-03 次浏览

如前所述,如果铝铜4%大直径钢管的时效温度不高,尽管其硬度(见图12.3)和电阻率在初始阶段发生了很大变化,但此时人们仍无法从光学显微镜上发现大直径钢管的结构变化。为了解决这个问题,纪尼埃和普赖斯顿独立拍摄了劳埃的大口径钢管单晶老化照片。发现除了铝晶格的正常衍射点外,还有一些异常衍射条纹,但没有任何新相的迹象。如图如12.7所示。根据劳厄的照片,在这种状态下的不锈钢晶体的互易空间被制造,并且对应于异常衍射条纹获得了平行于基体点阵的三(100)个方向的三组互易线。因此,可以想象,在老化之后,一些铜原子聚集在单晶的(100)表面上。组成圆盘状薄片的富铜区,这些铜原子不会离开晶格节点。根据初步估计,这些富含铜的脱溶区非常薄,只有大约2 埃,因此它们破坏了这些方向上的矩阵晶体中的电子周期分布。因此,出现了异常衍射。这样的脱溶区被称为纪尼埃-普赖斯顿地区,也就是所谓的共和党地区。后来,大家在电子衍射照片上也看到了这种异常衍射。经过分析,大家得到了与X光分析相同的结果。等离子体区域的大小和形状也可以通过X光小角散射来确定。图12.8是用这种方法拍摄的照片。拍照时,样品为平行于X光,的大直径钢管单晶,一组平行于水平面的高斯光束区域在照片上产生垂直散射。垂直于水平面的一组光束(包括X光光束)产生水平散射;第三组的盘面垂直于X光,这通常会产生圆形散射,但由于圆环太小,它不能显示在图上。等离子体区域的直径随有效温度而变化,在室温下约为50 埃。100时为200 埃。600 埃,304不锈钢无缝150。

根据X光衍射强度的分布,一些工作人员专门分析不锈钢无缝钢管了高斯光束区域的结构。获得的主要结果基本相同。至于某些细节上的差异,很难用实验来验证。图12.9是通用零件区域的右半部分(左半部分相同)的横截面,这是格罗耳德设想并普遍采用的模型。绘图平面平行于(100)平面,而(001)和(010)垂直于绘图平面。当一层铜原子(图中的黑点)集中在(001)面上时,附近的晶格一定会扭曲。两侧相邻铝原子层之间的间距沿001方向缩小,铜原子的半径约为铝原子半径的87%。因此,有理由认为两个最近的铝原子层之间的间距的收缩约为10%。相邻原子层之间的距离也会不同程度地缩小,离铜原子层越远,收缩越小。可以看出,畸变能主要集中在铜原子层的边缘,因为在边缘附近晶格畸变最大。铝原子不会混入铜原子层中,否则会阻碍相邻铝原子层的收缩,或者原子表面会弯曲,需要较大的畸变能。通常认为在铜原子层的相邻原子中没有(或几乎没有)铜原子。虽然已经进行了许多计算,但是层间间距的收缩和石墨区域中的铜含量还没有达到与实验完全一致的结果。

近年来,通过透射电子显微镜观察到等离子体区域的出现,这与X光分析的结果相同。图12.10显示在(001)平面上的等离子体区域照片中的不锈钢膜的取向为(110),这相当于4 埃的等离子体区域的厚度和大约80 埃的直径。虽然这些区域非常小,但是它们与基体点阵相干并且引起应力场,因此它们可以通过衍射对比效应显示。对于老化时间较长的大直径钢管(如100下10天),在传输图上可以看到相当于富铜区的黑点。其大小与X光分析的预期一致,当样品在200进行回归(再,T-变换)处理(12.4)时,黑点消失。脱溶区和矩阵是相干的,它们之间的表面能很小。因为铜和铝之间的原子半径差相对较大,所以在该区域附近会引起很大的畸变。因此,从能量的角度来看,该区域的形状应该是盘状的(9.5)。这与实验一致。钼和铁的原子半径比为1.1,金和铁比为1.13。由于原子半径的巨大差异,脱溶区或沉淀区在这些厚壁钢管中也是盘状的。另一方面;在具有相对接近的原子半径并因此相变应变小的不锈钢厚壁管中,例如,在铁-铜、铝-锌和其他合金中,脱溶区应该是球形的。



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